集成的牵引逆变器dc汇流排

文档序号:860804 发布日期:2021-03-16 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 集成的牵引逆变器dc汇流排 (Integrated traction inverter DC bus ) 是由 王凡 陈礼华 于 2020-09-16 设计创作,主要内容包括:本公开提供了“集成的牵引逆变器DC汇流排”。一种电力模块包括一个或多个总线电容器和一个或多个功率开关模块。所述总线电容器和功率开关模块具有正极端子和负极端子。所述总线电容器的所述正极端子被布置成与所述功率开关模块的所述正极端子斜对。所述总线电容器的所述负极端子被布置成与所述功率开关模块的所述负极端子斜对。叠片式汇流排总成将正极导电层连接到所述正极端子并且将负极导电层连接到所述负极端子。所述叠片式汇流排总成包括多组接片,所述多组接片彼此斜对地布置以匹配所述端子的布置。(The present disclosure provides an &#34;integrated traction inverter DC bus. A power module includes one or more bus capacitors and one or more power switch modules. The bus capacitor and power switch module has a positive terminal and a negative terminal. The positive terminal of the bus capacitor is arranged diagonally to the positive terminal of the power switch module. The negative terminal of the bus capacitor is arranged diagonally to the negative terminal of the power switch module. A laminated busbar assembly connects a positive conductive layer to the positive terminal and a negative conductive layer to the negative terminal. The laminated busbar assembly includes a plurality of sets of tabs arranged diagonally to one another to match the arrangement of the terminals.)

集成的牵引逆变器DC汇流排

技术领域

本申请总体上涉及一种用于耦合集成的牵引模块中的直流侧电容器和逆变器电力模块的汇流排。

背景技术

混合动力电动车辆和电动车辆使用电力进行操作。电动化车辆通常具有相对大的电流要求。用于电动化车辆的连接系统被设计来连接装置以处理电流要求。然而,典型的连接系统可能引入影响系统操作的杂散电感。例如,杂散电感可能影响浪涌电压和功率器件开关损耗。

发明内容

一种汇流排总成包括下导电层,所述下导电层限定用于端子从中穿过的第一组开口并且包括邻近所述第一组开口中的一些并从所述下导电层大致垂直延伸以附接到第一极性的端子的第一组接片。所述汇流排总成包括上导电层,所述上导电层限定与所述第一组大致对准以供端子穿过的第二组开口,并且包括邻近所述第二组开口的子集并从所述上导电层大致垂直延伸以附接到第二极性的端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的开口。所述汇流排总成包括介于所述下导电层和所述上导电层之间的绝缘层。

所述第一组接片可以包括第一接片子集和第二接片子集,并且所述第一接片子集可以与所述第二接片子集斜对地布置在所述下导电层上。所述第二组接片可以包括第三接片子集和第四接片子集,并且所述第三子集可以与所述第四接片子集斜对地布置在所述上导电层上。所述下导电层和所述上导电层通常可以被成形为矩形,并且所述第一子集、所述第二子集、所述第三子集和所述第四子集可以各自位于所述矩形的不同象限中。所述第一组接片和所述第二组接片可以分别从所述下导电层和所述上导电层的导电材料弯曲。所述第一组接片和所述第二组接片可以分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。所述接片可以被配置为使得存在与邻近所述接片的所述开口中的每一个相关联的预定数量的接片元件。所述接片可以被配置为使得存在单个接片,所述单个接片延伸跨过所述开口中的邻近的开口的长度。所述第一组开口可以包括第一开口子集和第二开口子集,所述第一开口子集与所述第一组接片中的每个接片直接相邻,并且所述第二开口子集与所述第一组接片中的任何接片都不直接相邻。由所述第一子集中的每个开口限定的面积可以小于由所述第二子集中的每个开口限定的面积。所述第二组开口可以包括第三开口子集和第四开口子集,所述第三开口子集与所述第二组接片中的每个接片直接相邻,并且所述第四开口子集与所述第二组接片中的任何接片都不直接相邻。由所述第三子集中的每个开口限定的面积可以小于由所述第四子集中的每个开口限定的面积。所述第四开口子集可以与所述第一组接片对准,使得所述第一组接片穿过所述第四开口子集并且暴露在所述上导电层上方。所述下导电层和所述上导电层可以包括在相应层的边缘处形成的接片,所述接片被配置为接触连接端子。

一种牵引逆变器包括多个功率开关级,所述多个功率开关级被配置为将第一组正极端子和负极端子之间的DC电压转换为输出端子处的AC电流。所述牵引逆变器包括多个电容器,所述多个电容器具有第二组正极端子和负极端子。所述牵引逆变器包括壳体,所述壳体被配置为接收并布置所述功率开关级和所述电容器,使得所述第一组正极端子和负极端子和所述第二组正极端子和负极端子从所述壳体的表面延伸,并且所述第一组正极端子与所述第二组正极端子斜对,并且所述第一组负极端子与所述第二组负极端子斜对。所述牵引逆变器包括下汇流排导电层,所述下汇流排导电层限定所述第一组正极端子和负极端子和所述第二组正极端子和负极端子穿过的第一组开口并且包括从所述下汇流排导电层大致垂直延伸且附接到所述负极端子的第一组接片。所述牵引逆变器包括上汇流排导电层,所述上汇流排导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的与所述第一组开口大致对准的第二组开口并且包括从所述上汇流排导电层大致垂直延伸且附接到所述正极端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的一些开口。所述牵引逆变器包括介于所述下汇流排导电层和所述上汇流排导电层之间的汇流排绝缘层。

所述第一组接片和所述第二组接片可以分别由所述下汇流排导电层和所述上汇流排导电层的弯曲的导电材料形成。所述第一组接片和所述第二组接片可以分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。

一种车辆包括高压总线,所述高压总线耦合到牵引电池和牵引逆变器,所述牵引逆变器包括具有正极端子和负极端子的功率开关级和电容器,其中所述功率开关级和所述电容器的所述正极端子和所述负极端子被布置成使得所述功率开关级的与所述电容器的端子极性相同的端子斜对地定位在由壳体限定的表面上,所述功率开关级和所述电容器安装在所述壳体中。所述车辆包括叠片式汇流排,所述叠片式汇流排被配置为将所述高压总线耦合到所述正极端子和所述负极端子。所述叠片式汇流排包括下导电层,所述下导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的第一组开口,并且包括从所述下导电层大致垂直延伸且附接到所述负极端子的第一组接片。所述叠片式汇流排包括上导电层,所述上导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的与所述第一组大致对准的第二组开口,并且包括从所述上导电层大致垂直延伸且附接到所述正极端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的一些开口。所述叠片式汇流排包括介于所述下导电层和所述上导电层之间的绝缘层。

所述第一组接片和所述第二组接片可以分别由所述下导电层和所述上导电层的弯曲的导电材料形成。所述第一组接片和所述第二组接片可以分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。

附图说明

图1是示出传动系和能量存储部件(包括电机)的电动化车辆的图示。

图2是用于电机的电力逆变器的图示。

图3描绘了包括电力逆变器和总线电容器的电力模块的示例。

图4描绘了电力模块和叠片式汇流排总成。

图5描绘了叠片式汇流排总成和电力模块的端子的展开图。

图6描绘了叠片式汇流排总成的导电层的可能配置。

图7描绘了叠片式汇流排总成的导电层的俯视图。

图8描绘了耦合到电力模块的叠片式汇流排总成的可能侧视图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而,应理解,所公开的实施例仅是示例,并且其他实施例可采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制;一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此,本文中公开的特定结构细节和功能细节不应被解释为限制性的,而是仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解,参考附图中的任一附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而,符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定的应用或实现方式可能是期望的。

图1描绘了可以被称为插电式混合动力电动车辆(PHEV)的电动化车辆112。插电式混合动力电动车辆112可以包括机械地联接到混合动力变速器116的一个或多个电机114。电机114可能能够作为马达或发电机来操作。此外,混合动力变速器116机械地联接到发动机118。混合动力变速器116还机械地联接到驱动轴120,所述驱动轴机械地联接到车轮122。电机114可以在发动机118开启或关闭时提供推进和制动能力。电机114还可以充当发电机,并且可以通过回收通常在摩擦制动系统中作为热量损失的能量来提供燃料经济性益处。电机114还可以通过允许发动机118以更有效的转速操作以及允许在某些状况下在发动机118关闭的情况下以电动模式操作混合动力电动车辆112来减少车辆排放。电动化车辆112还可以是电池电动车辆(BEV)。在BEV配置中,可能不存在发动机118。

牵引电池或电池组124存储可以由电机114使用的能量。车辆电池组124可以提供高压直流(DC)输出。牵引电池124可以电耦合到一个或多个电力电子模块126(也可以称为牵引逆变器)。一个或多个接触器142可以在打开时将牵引电池124与其他部件隔离,并且在闭合时将牵引电池124连接到其他部件。电力电子模块126还电耦合到电机114,并且提供在牵引电池124和电机114之间双向传递能量的能力。例如,牵引电池124可以提供DC电压,而电机114可以利用三相交流(AC)操作以起作用。电力电子模块126可将DC电压转换为三相AC电流来操作电机114。在再生模式中,电力电子模块126可以将来自充当发电机的电机114的三相AC电流转换为与牵引电池124兼容的DC电压。

车辆112可以包括电耦合在牵引电池124和电力电子模块126之间的可变电压转换器(VVC)(未示出)。所述VVC可以是被配置成增大或升高由牵引电池124提供的电压的DC/DC升压转换器。通过增加电压,可以降低电流要求,从而导致电力电子模块126和电机114的布线大小减小。此外,电机114可以以更好的效率和更低的损耗操作。

除了提供用于推进的能量之外,牵引电池124还可为其他车辆电气系统提供能量。车辆112可以包括DC/DC转换器模块128,所述DC/DC转换器模块将牵引用电池124的高压DC输出转换为与低压车辆负载兼容的低压DC电源。DC/DC转换器模块128的输出端可以电耦合到辅助电池130(例如,12V电池)以用于对辅助电池130充电。低压系统可以电耦合到辅助电池130。一个或多个电气负载146可以耦合到高压总线。电气负载146可以具有在适当时操作和控制电气负载146的相关联的控制器。电气负载146的示例可以是风扇、电加热元件和/或空调压缩机。

电动化车辆112可以被配置成从外部电源136对牵引电池124再充电。外部电源136可以是到电气插座的连接件。外部电源136可以电耦合到充电器或电动车辆供电装备(EVSE)138。外部电源136可以是由电力公共事业公司提供的配电网络或电网。EVSE 138可以提供电路和控件以调节和管理电源136与车辆112之间的能量传递。外部电源136可以向EVSE 138提供DC或AC电力。EVSE 138可以具有用于插入到车辆112的充电端口134中的充电连接器140。充电端口134可以是被配置成将电力从EVSE 138传递到车辆112的任何类型的端口。充电端口134可以电耦合到充电器或车载功率转换模块132。功率转换模块132可以调节从EVSE 138供应的电力,以向牵引电池124提供恰当的电压和电流电平。功率转换模块132可以与EVSE 138交互以协调到车辆112的电力输送。EVSE连接器140可以具有与充电端口134的对应凹槽配合的管脚。替代地,被描述为电耦合或连接的各种部件可以使用无线感应耦合来传输电力。

可以提供一个或多个车轮制动器144以用于制动车辆112并防止车辆112的运动。车轮制动器144可以是液压致动的、电致动的或者它们的某种组合。车轮制动器144可以是制动系统150的一部分。制动系统150可以包括用于操作车轮制动器144的其他部件。出于简单起见,附图描绘了制动系统150与车轮制动器144中的一个之间的单一连接。暗示制动系统150与其他车轮制动器144之间的连接。制动系统150可以包括用于监测并且协调制动系统150的控制器。制动系统150可以监测制动部件并且控制车轮制动器144以使车辆减速。制动系统150可以响应于驾驶员命令,并且还可以自主操作以实施诸如稳定性控制的特征。制动系统150的控制器可以在由另一个控制器或子功能请求时实施施加所请求的制动力的方法。

车辆112内的电子模块可以经由一个或多个车辆网络进行通信。车辆网络可以包括用于通信的多个信道。车辆网络的一个信道可以是串行总线,诸如控制器局域网(CAN)。车辆网络的信道中的一个可以包括由电气和电子工程师协会(IEEE)802系列标准限定的以太网网络。车辆网络的附加信道可以包括模块之间的离散连接并且可以包括来自辅助电池130的电力信号。可以通过车辆网络的不同信道传输不同的信号。例如,视频信号可以通过高速信道(例如,以太网)传输,而控制信号可以通过CAN传输或可以是离散信号。车辆网络可以包括有助于在模块之间传输信号和数据的任何硬件和软件部件。车辆网络未在图1中示出,但是可以暗示车辆网络可以连接到车辆112中存在的任何电子模块。可以存在车辆系统控制器(VSC)148来协调各种部件的操作。

电机114可以经由与相绕组中的每一者相关联的一个或多个导体耦合到电力电子模块126。图2描绘了用于车辆的电驱动系统的一部分的框图。车辆112可以包括一个或多个电力电子控制器200,所述电力电子控制器被配置为监视并控制电力电子模块126的部件。导体可以是电机114与电力电子模块126之间的线束的一部分。三相电机114可以具有耦合到电力电子模块126的三个导体。电力电子模块126可以被配置为将高压总线152的正极端子和负极端子切换到电机114的相端子。可以控制电力电子模块126以向电机114提供脉冲宽度调制(PWM)的电压和正弦电流信号。信号的频率可以与电机114的转速成比例。控制器200可以被配置为以预定开关频率调整电力电子模块126的电压和电流输出。开关频率可以是电力电子模块126内的开关装置的状态改变的速率。

电力电子模块126可以与位置/速度反馈装置202对接,所述位置/速度反馈装置联接到电机114的转子。例如,位置/速度反馈装置202可以是旋转变压器或编码器。位置/速度反馈装置202可以提供指示电机114的转子的位置和/或速度的信号。电力电子装置126可以包括电力电子控制器200,所述电力电子控制器对接到速度反馈装置202并处理来自速度反馈装置202的信号。电力电子控制器200可以被编程为利用速度和位置反馈来控制电力电子模块126以操作电机114。

牵引逆变器或电力电子模块126可以包括功率开关电路240,所述功率开关电路包括多个开关装置210、212、214、216、218、220。开关装置210、212、214、216、218、220可以是绝缘栅双极晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或其他固态开关装置。开关装置210、212、214、216、218、220可以被配置为选择性地将高压总线152的正极端子和负极端子耦合到电机114的每个相端子或相桥(例如,被标记为U、V、W)。电力电子装置126可以被配置为向电机114提供U相电压、V相电压和W相电压。功率开关电路240内的开关装置210、212、214、216、218、220中的每一者可以具有并联连接的相关联的二极管222、224、226、228、230、232,以在开关装置处于非导通状态时提供用于感应电流的路径。开关装置210、212、214、216、218、220中的每一者可以具有用于控制相关联的开关装置的操作的控制端子。控制端子可以电耦合到电力电子控制器200。电力电子控制器200可以包括用于驱动并监控控制端子的相关联电路。例如,控制端子可以耦合到固态开关装置的栅极输入端。

逆变器126的相桥可以包括被配置为将电机114的相端子选择性地连接到高压总线152的每个端子的开关装置和电路。第一开关装置210可以选择性地将HV总线正极端子耦合到电机114的第一相端子(例如,U)。第一个二极管222可以与第一开关装置210并联耦合。第二开关装置212可以选择性地将HV总线负极端子耦合到电机114的第一相端子(例如,U)。第二个二极管224可以与第二开关装置212并联耦合。第一逆变器相桥可以包括第一开关装置210、第一二极管222、第二开关装置212和第二二极管224。

第三开关装置214可以选择性地将HV总线正极端子耦合到电机114的第二相端子(例如,V)。第三个二极管226可以与第三开关装置214并联耦合。第四开关装置216可以选择性地将HV总线负极端子耦合到电机114的第二相端子(例如,V)。第四个二极管228可以与第四开关装置216并联耦合。第二逆变器相桥可以包括第三开关装置214、第三二极管226、第四开关装置216和第四二极管228。

第五开关装置218可以选择性地将HV总线正极端子耦合到电机114的第三相端子(例如,W)。第五个二极管230可以与第五开关装置218并联耦合。第六开关装置220可以选择性地将HV总线负极端子耦合到电机114的第三相端子(例如,W)。第六个二极管232可以与第六开关装置220并联耦合。第三逆变器相桥可以包括第五开关装置218、第五二极管230、第六开关装置220和第六二极管232。

功率开关装置210、212、214、216、218、220可包括两个端子,所述两个端子处理通过功率开关装置的高功率电流。例如,IGBT包括集电极(C)端子和发射极(E)端子,并且MOSFET包括漏极端子(D)和源极(S)端子。功率开关装置210、212、214、216、218、220还可以包括一个或多个控制输入。例如,功率开关装置210、212、214、216、218、220可包括栅极端子(G)和开尔文源极/发射极(K)端子。G和K端子可以包括栅极环路以控制功率开关装置。

牵引逆变器126可以被配置为使额定电流流过并且具有相关联的额定功率。一些应用可能需要更高的功率和/或电流额定值来使电机114正确操作。功率开关电路240可以被设计为包括能够处理期望的功率/电流额定值的功率开关装置210、212、214、216、218、220。还可以通过使用并联电耦合的功率开关装置来实现期望的功率/电流额定值。功率开关装置可以并联电耦合并用共同控制信号控制,使得每个功率开关装置都使流入/流出负载的总电流的一部分流过。

电力电子控制器200可以被编程为操作开关装置210、212、214、216、218、220以控制施加到电机114的相绕组的电压和电流。电力电子控制器200可以操作开关装置210、212、214、216、218、220,使得每个相端子在特定时间仅耦合到HV总线正极端子或HV总线负极端子中的一者。

各种马达控制算法和策略可用于在电力电子控制器200中实施。电力电子模块126还可以包括电流传感器204。电流传感器204可以是电感式或霍尔效应装置,所述电感式或霍尔效应装置被配置为产生指示通过相关联电路的电流的信号。在一些配置中,可以利用两个电流传感器204,并且可以从两个测量的电流计算第三相电流。控制器200可以以预定采样率对电流传感器204进行采样。电机114的相电流的测量值可以存储在控制器存储器中以用于后续计算。

电力电子模块126可以包括一个或多个电压传感器。电压传感器可以被配置为测量电力电子模块126的输入电压和/或电力电子模块126的输出电压中的一者或多者。电力电子模块126可以包括线电压传感器250,所述线电压传感器被配置为测量V和W相两端的线电压。电压可以是V相电压与W相电压之间的电压差。电压传感器可以是电阻网络并且包括隔离元件以将高压电平与低压系统分开。另外,电力电子模块126可以包括用于对来自电流传感器204和电压传感器的信号进行缩放和滤波的相关联电路。在一些配置中,逆变器的每个相桥可以具有对应的电压和电流传感器。

在正常工况下,电力电子控制器200控制电机114的操作。例如,响应于扭矩和/或速度设定点,电力电子控制器200可以操作开关装置210、212、214、216、218、220以控制电机114的扭矩和速度以实现设定点。可以处理扭矩和/或速度设定点以产生用于开关装置210、212、214、216、218、220的所需开关模式。可以利用PWM信号来驱动开关装置210、212、214、216、218、220的控制端子以控制电机114的扭矩和速度。电力电子控制器200可以实施各种公知的控制策略以使用诸如矢量控制和/或六步控制的开关装置来控制电机114。在正常工况期间,开关装置210、212、214、216、218、220被主动控制以实现通过电机114的每个相的所需电流。

电力电子模块126还可以包括一个或多个总线电容器260,所述一个或多个总线电容器260跨高压总线152的正极导体和负极导体耦合。总线电容器260可以使高压总线152的电压平滑。电力电子模块126还可以包括一个或多个总线电容器262,所述一个或多个总线电容器262耦合在高压总线152的导体和底盘接地端之间。

图3描绘了包括牵引逆变器功能和集成的DC总线电容器的电力模块300的可能布置。图2可以表示电力模块300的电气示意图和功能,并且图3可以表示电力模块300的物理包装。电力模块300可以包括多个功率开关模块302。每个功率开关模块302可以具有用于连接到电机的相的对应的相端子314。功率开关模块302中的每一者可以被配置为实施逆变器126的相桥。功率开关模块302可以从高侧或正极端子306和低侧或负极端子308接收DC输入电力。每个功率开关模块302可以实施牵引逆变器126的相桥,所述相桥通过一对功率开关装置将相端子314中的每一个选择性地耦合到高压DC总线152的每个端子。对于三相电机,电力模块300可以包括三个功率开关模块302以实施逆变器功能。

功率开关模块302中的每一者可以包括一组控制端子316。控制端子316可以包括用于开关装置的栅极信号和诸如电压或电流等反馈信号。控制端子316可以电耦合到电力电子控制器200。

电力模块300可以包括被配置为接收和布置功率开关模块302的壳体320。例如,壳体320可以包括用于插入功率开关模块302中的每一个的槽。壳体320还可以包括用于固定功率开关模块302以防止由于振动而移动的特征件。电力模块300可以被配置为通过在壳体320内包括更多位置来处理不同数量的功率开关模块302。该配置为电力模块300提供了灵活的架构,其允许利用共同部件来实施各种应用。

正极端子306和负极端子308可以暴露在壳体320的第一侧面上。控制端子316可以暴露在壳体320的第二侧面上。相端子314可以暴露在壳体320的第三测面上。DC输入端子306、308、相端子314和控制端子316可以定位在壳体320的不同侧面上。壳体320的不同侧面上的各种端子的分离使潜在的交叉连接问题最小化。

可以相对于坐标系301来识别正极端子306和负极端子308的相对位置。坐标系301可以与壳体320的面或侧面相关联,在所述面或侧面处可接近正极端子306和负极端子308。X轴线可以与功率开关模块302堆叠的方向相关联。Y轴可以与垂直于X轴的方向相关联。对于功率开关模块302中的每一者,对应的正极端子306和负极端子308可以在共同的X坐标处对准。功率开关模块302中的每一个的正极端子306可以沿着第一Y坐标或Y坐标范围对准。功率开关模块302中的每一个的负极端子308可以沿着第二Y坐标或Y坐标范围对准。

电力模块300还可以包括一个或多个电容器304。壳体320可以被配置为接收和容纳电容器304。电容器304可以电耦合到电容器正极端子310和电容器负极端子312。电容器正极端子310和电容器负极端子312可以被配置为将高压总线152耦合到电容器304。在一些配置中,对于电容器304中的每一者,可以存在电容器正极端子310和电容器负极端子312。在一些配置中,单个电容器304可以具有多个电容器正极端子310和电容器负极端子312。例如,在一些配置中,可能通过使用多个端子来传输电流才能满足电流额定值。

电容器正极端子310和电容器负极端子312可以与开关模块正极端子306和开关模块负极端子308暴露在壳体320的同一侧面上。对于电容器304中的每一者,对应的电容器正极端子310和电容器负极端子312可以在共同的X坐标处对准。电容器正极端子310可以沿着共同的Y坐标或Y坐标范围(例如,第二Y坐标)对准,并且电容器负极端子312可以沿着另一个共同的Y坐标或Y坐标范围(例如,第一Y坐标)对准。

电容器正极端子310可以不与开关模块正极端子306在相同的Y坐标处对准。电容器正极端子310可以被布置成与开关模块正极端子306斜对。当查看坐标系301中的端子时,开关模块正极端子306可以沿着第一Y坐标大致对准,并且电容器正极端子310可以沿着第二Y坐标对准。电容器正极端子310可以沿着第二Y坐标与开关模块负极端子308对准。电容器负极端子312可以沿着第一Y坐标对准(例如,在Y坐标上与开关模块正极端子306对准)。电容器正极端子310的位置可以在Y轴上(例如,第二Y坐标)从开关模块正极端子306偏移。

当将壳体320的端子侧面视为矩形平面时,矩形平面可以被划分为象限。开关模块正极端子306可以位于第一象限中,所述第一象限与电容器正极端子310所在的第二象限斜对。同样地,开关模块负极端子308可以位于第三象限中,所述第三象限与电容器负极端子312所在的第四象限斜对。这种布置提供了将要描述的益处。

功率开关模块302和电容器304可以以堆叠或并排布置布置在壳体320中。电容器304和功率开关模块302可以具有相同或类似的横截面形状和尺寸。这可以允许将部件布置在紧凑包装中。例如,功率开关模块302和电容器304可以被设计为具有共同尺寸的卡或电路板。功率开关模块302可以被构造为具有相同的电气和冷却设计。该布置可以促进添加额外的电容器304和功率开关模块302以扩展电力模块300的能力。

图4描绘了叠片式汇流排总成340,其被配置为电耦合电容器304和功率开关模块302的端子。图5描绘了耦合到端子的叠片式汇流排的展开图。叠片式汇流排总成340可以包括下导电层324。下导电层324可以由铜或铝构成。

下导电层324可以限定开口,开关模块正极端子306、开关模块负极端子308、电容器正极端子310和电容器负极端子312可以穿过所述开口。下导电层324还可以包括第一组接片326,所述第一组接片被配置为接触电容器304和功率开关模块302的对应端子。下导电层324可以被配置为耦合到高压总线152的具有第一极性的端子(例如,正极端子)。

叠片式汇流排总成340还可以包括上导电层322。上导电层322可以由铜或铝构成。上导电层322可以限定开口,正极端子306、负极端子308、电容器正极端子310、电容器负极端子312、下导电层324的接片可以穿过所述开口。上导电层322可以包括第二组接片,所述第二组接片被配置为接触电容器304和功率开关模块302的对应端子。

所述叠片式汇流排总成340还可以包括安置在下导电层324和上导电层322之间的绝缘层330。绝缘层330可以由介电材料构成。绝缘层330将下导电层324与上导电层322电隔离。

叠片式汇流排总成340可以被配置为附接到电容器304和功率开关模块302的端子。例如,下导电层324可以被配置为附接到电容器304和功率开关模块302的负极端子。上导电层322可以被配置为附接到电容器304和功率开关模块302的正极端子。下导电层324可以附接到高压总线的正极侧,并且上导电层322可以附接到高压总线的负极侧。

下导电层的接片326穿过在上导电层322中限定的开口332。电容器正极端子310以类似的方式穿过开口332。下导电层接片326和电容器正极端子310可以通过焊接联接在一起。在其他配置中,接片326和电容器正极端子310可以使用紧固件或夹子电耦合。例如,可以将导电夹放置在接片326和端子310上方并与之接触。以上讨论适用于所有端子和接片。在示例中,接片326包括用于端子中的每一个的三个单独的接片元件。在其他配置中,接片326可以是与对应端子大致相同的尺寸的单个接片。

叠片式汇流排总成340使杂散电感最小化并简化了组装过程。叠片式汇流排总成340的分布的开口和接片允许较容易的组装。接片和端子可以通过焊接或其他金属粘合技术来附接。相同极性端子的斜对配置确保对称电流分布,所述对称电流分布使净电流感应的杂散电感最小化并降低了功率器件的浪涌电压和开关损耗。

图6描绘了汇流排总成的可能的上层配置600和可能的下层配置650的第一视图。图7描绘了汇流排总成的可能的上层配置600和可能的下层配置650的俯视图。图8描绘了汇流排总成的侧视图。下层配置650可以包括下导电层652,所述下导电层可以由铜、铝或其他导电材料形成。下导电层652可以限定第一组开口654。第一组开口654可以被配置为允许电力模块端子穿过下导电层652。下导电层652可以限定第二组开口658。

下导电层652可以包括大致垂直于由下导电层652限定的平面的第一组接片660。第二组开口658中的开口可以对应于接片660。第二组开口658可以邻近接片660形成,以允许要附接到邻近的接片660的端子穿过。接片660可以被配置为附接到穿过邻近的第二组开口658的端子(电容器或功率开关模块)。第一组开口654和第二组开口658的尺寸可以不同。所述尺寸可以被配置为确保电力模块端子穿过下导电层652。接片660可以包括接片第一接片子集和第二接片子集,所述第一接片子集和所述第二接片子集彼此斜对地布置在下导电层652上。例如,第一子集可以被配置为附接到电容器的端子,并且第二子集可以被配置为附接到功率开关模块的端子,所述端子具有相同的极性。

下导电层652可以在下导电层652的边缘处限定第一端部切口656或凹口。第一端部切口656可以被配置为确保下导电层652与在下导电层652附近穿过的端子(电容器或功率开关模块)之间的隔离。第一端部切口656的宽度可以小于第一组开口654中的开口的宽度。

接片660可以由焊接或以其他方式附接到下导电层652的单独的导电材料形成。接片660可以通过冲压和弯曲下导电层652的材料来形成。相同的冲压操作可以形成第一组开口654和第二组开口658。接片660可以由从第二组开口658去除的材料形成。例如,通过切割矩形形状的三个边,可以通过弯曲仍然保持在一个边上的材料来形成接片660。与第二组开口658中的一个相关联的接片可以包括多个单独的接片或接片元件。例如,附图描绘了接片660由三个单独的接片元件形成,其中每个接片元件之间具有小间隙。这可以允许更容易的制造,因为弯曲部可以需要较小的力来实现。另外,因为当单个接片元件断开连接时可以保持导电性,因此可以增强可靠性。

第一组开口654和第二组开口658可以被布置成接收电容器304和功率开关模块302的端子。下导电层652可以包括第一端部接片662,所述第一端部接片沿着下导电层652的边缘对准。第一端部接片662可以被配置为附接到端子中的一个。

上层配置600可以包括上导电层602,所述上导电层可以由铜或铝形成。上导电层602可以限定第三组开口604。第三组开口604可以被配置为允许端子和下导电层652的接片660穿过。上导电层602可以限定第四组开口608。上导电层602可以包括大致垂直于由上导电层602限定的平面的一组接片610。接片610可以被配置为附接到电容器或功率开关模块的端子。第四组开口608可以邻近接片610。第四组开口608可以邻近接片610形成,以允许要附接到邻近的接片610的端子穿过。第三组开口604和第四组开口608的尺寸可以不同。所述尺寸可以被配置为确保端子穿过上导电层602。接片610可以包括第三接片子集和第四接片子集,所述第三接片子集和所述第四接片子集彼此斜对地布置在上导电层602上。例如,第三子集可以被配置为附接到电容器的端子,并且第四子集可以被配置为附接到功率开关模块的端子,所述端子具有相同的极性。

上导电层602可以在上导电层602的边缘处限定第二端部切口606或凹口。第二端部切口606可以被配置为确保上导电层602与在上导电层602附近穿过的端子(电容器或功率开关模块)之间的隔离。第二端部切口606的宽度可以小于第三组开口604中的开口的宽度。

接片610可以由焊接到上导电层602的单独的导电材料形成。接片610可以通过冲压和弯曲上导电层602来形成。相同的冲压操作可以形成第三组开口604和第四组开口608。接片610可以由从第四组开口608去除的材料形成。例如,通过切割矩形形状的三个边,可以通过弯曲仍然由其中一个边保持的材料来形成接片610。与第四组开口608中的一个相关联的接片可以包括多个单独的接片或接片元件。例如,附图描绘了接片610中的每一个由三个单独的接片元件形成,其中每个接片元件之间具有小间隙。这可以允许更容易的制造,因为弯曲部可以需要较小的力。另外,因为当单个接片元件断开连接时可以保持导电性,因此可以增强可靠性。

上导电层602可以包括第二端部接片612,所述第二端部接片沿着上导电层602的边缘对准。第二端部接片612可以被配置为附接到端子中的一个。

在一些配置中,上导电层602和下导电层652可以在相对边缘上限定额外的端部切口和端部接片。这种配置可以节省少量导电材料以降低成本。在一些配置中,端部切口和端部接片可以被限定为如前所述的开口和接片。

第三组开口604和第四组开口608可以被布置成接收电容器304和功率开关模块302的端子。另外,第三组开口604可以被配置为接收下导电层652的接片660。上导电层602的第三组开口604的尺寸可以足够大以适应下导电层652的接片660的弯曲/焊接区域,以确保正确的装配而不会与接片660或下导电层652电接触。

绝缘层670可以安置在上导电层602和下导电层652之间,以使所述层彼此电隔离。绝缘层670可以延伸到由导电层限定的开口中以确保隔离。例如,一些端子可以穿过下导电层652的第一组开口654以附接到上导电层602的接片610。绝缘层670可以延伸到第一组开口654中,以隔离端子以免接触下导电层652。因此,绝缘层670可以不是平坦的,但是可以具有对应于导电层的开口的突出区域,以用于延伸到导电层中。

叠片式汇流排总成的导电层通常可以被成形为矩形,并且接片的子集(第一子集、第二子集、第三子集和第四子集)可以各自位于矩形的不同象限中。

汇流排总成可以与牵引逆变器126或电力模块集成。牵引逆变器126可以包括多个功率开关级302,所述多个功率开关级被配置为将第一组正极端子306和负极端子308之间的DC电压转换为输出端子314处的AC电流。牵引逆变器126还可以包括多个电容器304,所述电容器具有第二组正极端子310和负极端子312。牵引逆变器126还可以包括壳体320,所述壳体被配置为接收并布置功率开关级302和电容器304,使得第一组正极端子和负极端子(306、308)和第二组正极端子和负极端子(310、312)从壳体320的表面延伸,并且第一组正极端子306与第二组正极端子310斜对,并且第一组负极端子308与第二组负极端子312斜对。牵引逆变器126还可以包括下汇流排导电层652,所述下汇流排导电层限定第一组正极端子和负极端子和第二组正极端子和负极端子穿过的第一组开口654,并且包括从下汇流排导电层652大致垂直延伸且附接到负极端子308、312的第一组接片660。牵引逆变器126还可以包括上汇流排导电层602,所述上汇流排导电层限定正极端子和负极端子穿过的与第一组开口654大致对准的第二组开口604,并且包括从上汇流排导电层602大致垂直延伸且附接到正极端子306、310的第二组接片610。第一组接片660延伸穿过第二组开口604中的一些开口。牵引逆变器126还可以包括介于下汇流排导电层652和上汇流排导电层602之间的汇流排绝缘层670。汇流排总成还可以包括上文先前所述的任何特征件。

牵引逆变器126和叠片式汇流排总成可以集成到车辆中。车辆可以包括耦合到牵引电池124的高压总线152。车辆可以包括牵引逆变器126,所述牵引逆变器包括具有正极端子306、310和负极端子308、312的功率开关级302和电容器304,其中功率开关级302和电容器304的正极端子和负极端子被布置成使得功率开关级302的与电容器304的端子极性相同的端子斜对地定位在由壳体320限定的表面上,功率开关级302和电容器304安装在所述壳体中。车辆还可以包括被配置为将高压总线耦合到正极端子和负极端子的叠片式汇流排,即叠片式汇流排340。

叠片式汇流排340可以包括下导电层654,所述下导电层限定正极端子和负极端子穿过的第一组开口654,并且包括从下导电层654大致垂直延伸且附接到负极端子308、312的第一组接片660。叠片式汇流排还可以包括上导电层602,所述上导电层限定正极端子和负极端子穿过的与第一组654大致对准的第二组开口604,并且包括从上导电层602大致垂直延伸且附接到正极端子306、310的第二组接片610,其中第一组接片660延伸穿过第二组开口604中的一些开口。叠片式汇流排还可以包括介于下导电层652和上导电层602之间的绝缘层670。叠片式汇流排还可以包括上文先前所述的任何特征件。

功率开关模块和电容器的端子的布置减小了杂散电感。该布置允许紧凑的包装,所述紧凑的包装减小了电容器和功率开关模块的端子之间的距离。电容器和功率开关模块的相同极性端子的斜对布置确保叠片式汇流排上的对称DC电流分布。所述配置还便于电力模块的组装。

本文中公开的过程、方法或算法可能够递送到处理装置、控制器或计算机或者由它们实现,所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地,过程、方法或算法可以存储为可由控制器或计算机以许多形式执行的数据和指令,所述形式包括但不限于永久存储在诸如ROM装置等不可写存储介质上的信息和可改动地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置和其他磁性和光学介质等可写存储介质上的信息。过程、方法或算法也可以以软件可执行对象来实施。替代地,可以使用合适的硬件部件全部或部分地实施所述过程、方法或算法,所述硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或装置或者硬件、软件和固件部件的组合。

尽管上文描述了示例性实施例,但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语,并且应当理解,在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种改变。如前所述,各个实施例的特征可以被组合来形成本发明的可能并未明确描述或示出的另外的实施例。尽管各个实施例就一个或多个期望的特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式,但本领域的普通技术人员应认识到,可以折衷一个或多个特征或特性来实现期望的整体系统属性,这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此,就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例不在本公开的范围外,并且对于特定应用可为理想的。

根据本发明,提供了一种汇流排总成,其具有:下导电层,所述下导电层限定用于端子从中穿过的第一组开口,并且包括邻近所述第一组开口中的一些开口并从所述下导电层大致垂直以附接到第一极性的端子的第一组接片;上导电层,所述上导电层限定与所述第一组大致对准以供端子穿过的第二组开口,并且包括邻近所述第二组开口的子集并且从所述上导电层大致垂直地延伸以附接到第二极性的端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的开口;以及绝缘层,所述绝缘层介于所述下导电层和所述上导电层之间。

根据一个实施例,所述第一组接片包括第一接片子集和第二接片子集,并且所述第一接片子集与所述第二接片子集斜对地布置在所述下导电层上。

根据一个实施例,所述第二组接片包括第三接片子集和第四接片子集,并且所述第三子集与所述第四接片子集斜对地布置在所述上导电层上。

根据一个实施例,所述下导电层和所述上导电层通常被成形为矩形,并且所述第一子集、所述第二子集、所述第三子集和所述第四子集各自位于所述矩形的不同象限中。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别从所述下导电层和所述上导电层的导电材料弯曲。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。

根据一个实施例,所述接片被配置为使得存在与邻近所述接片的所述开口中的每一个相关联的预定数量的接片元件。

根据一个实施例,所述接片被配置为使得存在单个接片,所述单个接片延伸跨过所述开口中的邻近的开口的长度。

根据一个实施例,所述第一组开口包括第一开口子集和第二开口子集,所述第一开口子集与所述第一组接片中的每个接片直接相邻,并且所述第二开口子集与所述第一组接片中的任何接片都不直接相邻。

根据一个实施例,由所述第一子集中的每个开口限定的面积小于由所述第二子集中的每个开口限定的面积。

根据一个实施例,所述第二组开口包括第三开口子集和第四开口子集,所述第三开口子集与所述第二组接片中的每个接片直接相邻,并且所述第四开口子集与所述第二组接片中的任何接片都不直接相邻。

根据一个实施例,由所述第三子集中的每个开口限定的面积小于由所述第四子集中的每个开口限定的面积。

根据一个实施例,所述第四开口子集与所述第一组接片对准,使得所述第一组接片穿过所述第四开口子集并且暴露在所述上导电层上方。

根据一个实施例,所述下导电层和所述上导电层包括在相应层的边缘处形成的接片,所述接片被配置为接触连接端子。

根据本发明,提供了一种牵引逆变器,其具有:多个功率开关级,所述多个功率开关级被配置为将第一组正极端子和负极端子之间的DC电压转换为输出端子处的AC电流;多个电容器,所述多个电容器具有第二组正极端子和负极端子;壳体,所述壳体被配置为接收并布置所述功率开关级和所述电容器,使得所述第一组正极端子和负极端子和所述第二组正极端子和负极端子从所述壳体的表面延伸,并且所述第一组正极端子与所述第二组正极端子斜对,并且所述第一组负极端子与所述第二组负极端子斜对;下汇流排导电层,所述下汇流排导电层限定所述第一组正极端子和负极端子和所述第二组正极端子和负极端子穿过的第一组开口,并且包括从所述下汇流排导电层大致垂直延伸并附接到所述负极端子的第一组接片;上汇流排导电层,所述上汇流排导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的与所述第一组开口大致对准的第二组开口,并且包括从所述上汇流排导电层大致垂直延伸并附接到所述正极端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的一些开口;以及汇流排绝缘层,所述汇流排绝缘层介于所述下汇流排导电层和所述上汇流排导电层之间。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别由所述下汇流排导电层和所述上汇流排导电层的弯曲的导电材料形成。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。

根据本发明,提供了一种车辆,其具有:高压总线,所述高压总线耦合到牵引电池;牵引逆变器,所述牵引逆变器包括具有正极端子和负极端子的功率开关级和电容器,其中所述功率开关级和所述电容器的所述正极端子和所述负极端子被布置成使得所述功率开关级的具有与所述电容器的端子相同极性的端子在由壳体限定的表面上斜对地定位,所述功率开关级和所述电容器安装在所述壳体中;叠片式汇流排,所述叠片式汇流排被配置为将所述高压总线耦合到所述正极端子和所述负极端子,所述叠片式汇流排包括:下导电层,所述下导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的第一组开口,并且包括从所述下导电层大致垂直延伸并附接到所述负极端子的第一组接片;上导电层,所述上导电层限定所述正极端子和所述负极端子穿过的与所述第一组大致对准的第二组开口,并且包括从所述上导电层大致垂直延伸并附接到所述正极端子的第二组接片,其中所述第一组接片延伸穿过所述第二组开口中的一些开口;以及绝缘层,所述绝缘层介于所述下导电层和所述上导电层之间。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别由所述下导电层和所述上导电层的弯曲的导电材料形成。

根据一个实施例,所述第一组接片和所述第二组接片分别由附接到所述下导电层和所述上导电层的导电材料构成。

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